Es ist ein Durchbruch für die Forschung um Hirn-Maschine-Schnittstellen. In einem Experiment mit Rhesusaffen weisen Forscher erstmals die Möglichkeit nach, zwei Roboter-Arme gleichzeitig mit der Kraft der Gedanken zu steuern. Gelähmte Menschen könnten von der neuen Technologie profitieren.

"Ich denke, also beweg dich" – nach diesem Prinzip haben Rhesusaffen gelernt, mit der Kraft ihrer Gedanken beide Arme eines virtuellen Gegenübers zu steuern. Sie nutzen eine sogenannte Hirn-Maschine-Schnittstelle, welche die Signale ihrer Nervenzellen in Bewegungen des Affen-Avatars am Computerbildschirm übersetzt. Eines Tages könnten gelähmte Menschen auf ähnliche Art per Gedankenkraft Prothesen steuern, schreiben die US-Forscher im Fachblatt "Science Translational Medicine".

Die Anwendungsmöglichkeiten von Hirn-Maschine-Schnittstellen werden seit Jahren von Wissenschaftlern mit einigem Erfolg getestet. Im vergangenen Jahr etwa stellten Forscher aus Deutschland und den USA eine Frau vor, die damals schon seit 15 Jahren vom Hals abwärts gelähmt war. Die Forscher hatten ihr ein Implantat ins Gehirn eingesetzt, über das sie einen Roboter-Arm zuverlässig steuern und zum Beispiel eine Tasse Kaffee hochheben und trinken konnte. In ähnlichen Versuchen hatten auch Affen bereits gelernt, Roboter-Arme oder virtuelle Arme am Computer zu bewegen.

Spezifische Aktivierungsmuster in den Nervenzellen

Bei allen Experimenten ging es aber bisher um die Bewegung eines einzelnen Arms, schreiben nun die Forscher um Peter Ifft von der Duke University in Durham (US-Staat North Carolina). Ziel ihrer Versuche war es, Rhesusaffen gleichzeitig zwei Arme eines Avatars steuern zu lassen. Die besondere Schwierigkeit besteht dabei darin, dass im Gehirn beidarmige Bewegungen nicht einfach als die gemeinsame Bewegung zweier einzelner Arme dargestellt werden, schreiben die Wissenschaftler. Es gibt spezifische Aktivierungsmuster in den Nervenzellen, die eigens bei beidarmigen Bewegungen auftreten.

Die Forscher hatten zwei Affen nun eine Elektrode ins Gehirn implantiert, über die sie die Aktivität von bis zu fast 500 Nervenzellen abnehmen konnten. Diese wurde dann mit Hilfe eines Algorithmus in Bewegungen übersetzt. Um den Algorithmus zu trainieren, ließen die Forscher die Tiere zunächst über einem Joystick die Arme des Avatars steuern. Dann ließen sie die Tiere einfach nur zuschauen, wenn der Avatar am Bildschirm seine Arme bewegte.

Im nächsten Schritt fixierten die Forscher die Arme der Affen in einem Stuhl vor dem Bildschirm. Die Affen bewegten daraufhin die Avatar-Arme per Gedankenkraft. Mit der Zeit wurden die Affen darin immer besser. Die Wissenschaftler vermuten, dass die Affen die Avatar-Bewegungen in ihr internes Körperbild integriert hatten.